Šiame drone yra nedidelė laboratorija, skirta matuoti nitratų koncentraciją sunkiai{0}}pasiekiamuose{1}}vandens keliuose. Kreditas: Nathanas Jaredas
Ką daryti, jei užuot paėmę vandens ar dirvožemio mėginį į laboratoriją, galėtumėte nunešti laboratoriją į mėginį? Apie tai praneša tyrėjų komandaACS jutikliaipadarė su nauja nitratų-stebėjimo „lab-on-a-drone“ sistema. Dronas leidžia lengvai,-realiu laiku imti vandens mėginius ir analizuoti sunkiai--pasiekiamose vietose, pvz., stačiuose grioviuose ar pelkėtose žemumose.
Prenumeruokite mūsų naujienlaiškį, kad gautumėte naujausių mokslo{0}}tech naujienų.
Ši technologija galėtų padėti ūkininkams optimizuoti trąšų naudojimą ir užkirsti kelią vandens kelių taršai dėl perteklinio nitratų nuotėkio.
Kodėl svarbu stebėti nitratų kiekį
Azoto{0}}turinčios trąšos yra svarbi šiuolaikinio žemės ūkio sudedamoji dalis, tačiau didžiąją jų dalį iš laukų išneša vandens nuvedimo sistemos.
Didelė šio azoto likučių dalis paverčiama nitratais, dėl kurių gali žydėti dumbliai ir atsirasti mažai-deguonies turinčių „negyvų zonų“ vandens keliuose arba užteršti geriamąjį vandenį. Tačiau stebėti nitratų koncentraciją ne visada lengva, nes didžioji dalis žemės ūkio nuotėkio yra atokiose dirbamose žemėse arba purvinuose grioviuose, o mėginiai turi būti siunčiami į laboratoriją perdirbti. Taigi mokslininkai kuria būdus, kaip tai padaryti naudojant nuotoliniu būdu{3}}valdomus įrenginius.
Kaip-veikia-drono-laboratorija
Jonathanas Claussenas ir kolegos norėjo sukurti tokią laboratoriją-su--drone, kad būtų galima stebėti maistinių medžiagų taršą, kuri būtų pigesnė ir efektyvesnė nei esamos galimybės.
Tyrėjai sukūrė individualų siurblį, nebrangius{0}}elektrocheminius nitratų jutiklius ir potenciometrinį prietaisą, skirtą greitai ir lengvai nustatyti nitratų koncentraciją. Tada jie sumontavo įrangą ant parduodamo drono. Ilgas vamzdis po dronu patraukė vandenį į mini-laboratoriją, kur jis buvo analizuojamas ore maždaug per septynias minutes.
Dronas įrašė visus rezultatus į atminties kortelę, kad vėliau būtų galima nuskaityti ir analizuoti, ir prieš nusileisdamas galėjo apdoroti kelis mėginius.
Našumas ir būsimos programos
Atliekant bandymus, tyrėjų jutiklių sistema aptiko nitratų koncentraciją iki 2,5 milijono dalių (ppm) ir buvo 95 % tiksli kaip įprastos laboratorinės-elektrocheminės nitratų aptikimo sistemos.
Ajovos žemės ūkio paskirties sklypo drenažo griovyje bepiločio-drono--laboratorija nustatė 5,39 ppm vidutinę nitratų koncentraciją, kuri atitinka ankstesnius toje vietovėje atliktus matavimus ir yra mažesnė už JAV aplinkos apsaugos agentūros nustatytą didžiausią geriamojo vandens 10 ppm koncentraciją.
Komanda paaiškina, kad dėl naujos sistemos užterštumo nitratais stebėjimas tampa lengvesnis nei anksčiau, ir sudaro pagrindą būsimoms laboratorijoms-on-a-naudoti dronus žemės ūkyje, pvz., stebėti bakterijas ar užterštumą pesticidais vandens keliuose.
Autoriai pateikė su šiuo darbu susijusį JAV patentą.
Daugiau informacijos:Lab-a--drone: realiACS jutikliai(2025). DOI: 10.1021/acssensors.5c02620
Pateikė Amerikos chemijos draugija
